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Schadstoffarme Holzfeuerstätten mit vereinfachter Mess- und Regeltechnik

Kurzfassung

Durch eine neuartige Mess-und Regeltechnik, bei der durch Sensoren Verbrennungstemperatur, Restsauerstoffgehalt und nicht verbrannte Gaskomponenten erfasst werden , kann mit Hilfe eines  Regelalgorithmus  die Verbrennungsluftströme für die beiden separaten Brennkammern angepasst werden und so der Schadgasanteil in der Abluft von Kaminöfen sowie von Scheitholz- und Holzpellet-Kesseln minimiert werden.

Vorteile

  • Schadstoffarme Holzfeuerstätten mit vereinfachter Mess- und Regeltechnik
  • Optimierung des Abbrands bei Holzfeuerung
  • Deutliche Reduktion der Feinstaub- und Abgasemissionen
  • Einhalten der 1. BImSchV ab 2015 für Einzelraumfeuerstätten
  • Regelung kann speziell an Pellet- und Hackschnitzelfeuerung angepasst werden

Anwendungsbereiche

Sensorgestützte Verbrennungsluftregelung für Holzfeuerstätten.

Hintergrund

Einerseits ist die Nutzung von Holz in Form von Scheitholz oder Pellets als Brennstoff für Heizungen stark gestiegen. Andererseits gelten Einzelraumfeuerstätten für feste Brennstoffe als Hauptverursacher von Feinstäuben.

Problemstellung

Aufgrund der gesundheitsschädigenden Wirkung von Feinstaub ist es das gemeinsame Ziel von Industrie, Wissenschaft und Politik, die Feinstaubbelastung dauerhaft so gering wie möglich zu halten.
Üblicherweise erfolgt die Verbrennungsluftregelung allein über die Luftzuführung. Dies führt dazu, dass bei Überschreiten der Wassertemperatur die Luft gedrosselt wird, was zu einem starken Anstieg der Schadstoffe in der Abluft führt.

Lösung

Wie die Experimente der ISIS-Sensorikgruppe um Professor Kohler gezeigt haben, ist die Prozessoptimierung sowohl in Einzelraumfeuerstätten als auch in Stückholzheizkesseln möglich. Dazu werden die wichtigsten Prozessparameter, wie Verbrennungstemperatur, Restsauerstoffkonzentration sowie der Gehalt an Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen (alle nicht verbrannten Gaskomponenten), im Abgas sensorisch kontinuierlich erfasst.
Anhand dieser Zustandsgrößen wurde ein Regelalgorithmus für die Verbrennungsluftströme entwickelt. Voraussetzung für die Anwendbarkeit ist, dass die Verbrennung in zwei Stufen, einer Vor- und einer Nachverbrennung in jeweils separaten Kammern geschieht, deren Verbrennungsluftströme unabhängig, zum Beispiel über Stellklappen, geregelt werden.
Eine Weiterentwicklung der obigen Erfindung speziell für Pellet- oder Hackschnitzelheizungen mit kontinuierlicher Zuführung wurde 2009 zum Patent angemeldet. Hier treten vor allem in der Anfahrphase des Ofens verstärkt Schadstoffe im Abgas auf. Basierend auf dem oben angeführten Messsystem und dem Regelalgorithmus konnten die Schadstoffe in der Abluft durch die geschickte Steuerung der Primär- und Sekundärluft in der Startphase deutlich gesenkt werden. Zur Steuerung wurden die Temperatur in der Brennkammer und der Restsauerstoffgehalt erfasst. Auf die direkten Messwerte des CO/HC-Sensors wurde verzichtet, wodurch sich die Kosten für die Prozessregelung deutlich senken lassen.

Prozessführung einer Einzelraumfeuerstätte. [H.Kohler, IAF, Hochschule Karlsruhe]
Prozessführung einer Einzelraumfeuerstätte. [H.Kohler, IAF, Hochschule Karlsruhe]
Exposé
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Dr.-Ing. Hubert Siller
Technologie-Lizenz-Büro (TLB)
Ettlinger Straße 25
76137 Karlsruhe | Germany
Telefon +49 721-79004-0
siller(at)tlb.de | www.tlb.de
Entwicklungsstand
TRL5 - Prototyp
Patentsituation
DE 502007011552 erteilt
Referenznummer
084/06TLB
Service
Die Technologie-Lizenz-Büro GmbH ist mit der Verwertung der Technologie beauftragt und bietet Unternehmen die Möglichkeit der Lizenznahme.